KR200204034Y1 - 깊은 원통형 용기의 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원통형 용기의 성형장치에 관한 것으로, 1개의 프레스에서 반제품을 이동하지 않은 상태에서 1회의 공정으로 깊이가 깊은(직경 대비 높이가 3배 이상의 용기) 디프 드로잉가공을 실시할 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본 고안은 상판(6)의 슬라이드판(8)에 성형다이가 장착되고 하형에는 성형패드 및 펀치가 구비된 프레스 금형에 있어서, 상형(3)에 승강가능하게 설치된 슬라이드판(8)에 장착되며 상측으로 갈수록 점진적으로 작은 내경을 갖는 복수개의 성형다이(9a)(9b)(9c)(9d)와, 상기 하형(13)의 중심부에 고정 설치된 중심 성형펀치(14d)와, 상기 하형에 승강가능하게 설치되고 중심 성형펀치의 외측으로 갈수록 상형에 설치된 성형다이와 대응되게 외경이 크게 형성된 복수개의 성형펀치(14a)(14b)(14c)와, 상기 슬라이드판의 하강에 따라 최외측에 설치된 성형패드로부터 내측에 위치된 성형펀치가 순차적으로 하강하도록 성형패드 및 각각의 성형펀치를 받치도록 프레임(18)에 설치된 쿠션수단(17)과, 상기 슬라이드판의 스트로크 범위내에 설치되어 슬라이드판의 승, 하강을 감지함에 따라 쿠션수단을 구동시키는 감지수단(26)으로 구성된 것이다.

Description

깊은 원통형 용기의 성형장치{.}

본 고안은 원통형 용기의 성형장치에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 1개의 프레스에서 반제품을 이동하지 않은 상태에서 1회의 공정으로 깊이가 깊은(직경 대비 높이가 3배 이상의 용기) 디프 드로잉(Deep Drawing)가공을 실시할 수 있도록 하는 깊은 원통형 용기의 성형장치에 관한 것이다.

휴대용 가스레인지 등에 널리 사용되고 있는 가스용기는 몸체와, 상부캡, 그리고 하부캡 3개의 부품(Three Piece)으로 각각 프레스 성형된 다음 상, 하부캡을 본체에 시이밍 가공하여 일체화하고 있다.

이러한 구조의 가스용기는 연결부위가 많이 존재하므로 인해 연결부위에 결함이 발생할 경우, 가스누설에 따른 폭발사고의 위험이 있으므로 몸체를 디프 드로잉하여 2개의 부품을 사용할 수 있도록 관련 업체에서는 연구 개발에 막대한 비용을 투자하고 있다.

상기한 바와 같은 가스용기에 사용되는 원통형 용기는 물론 깊이가 깊은 원통형 용기는 일생생활에서부터 자동차부품 또는 전자부품 등에 다목적으로 널리 사용되고 있다.

이러한 깊이가 깊은 원통형 용기는 도 1에 나타낸 바와 같이 여러개의 단발형 프레스 금형에 의해 여러 공정을 순차적으로 거치면서 가공되고 있다.

즉, 판상의 시트로부터 블랭킹(Blanking)된 소재(1)를 성형패드(2)의 상면에 로딩(Loading)한 상태에서 상형(3)이 하강하면 성형패드에 얹혀진 소재(1)가 성형다이(4)의 저면에 눌려 클램핑된다.

이러한 상태에서 상형(3)이 더욱 하강하면 성형다이(4)와 성형패드(2)사이에 클램핑된 소재(1)는 성형패드(2)와 함께 하강하면서 성형펀치(5)에 의해 드로잉된다.

이렇게 드로잉된 반제품은 성형다이(4) 및 성형펀치(5)의 내, 외경이 보다 작은 다른 금형으로 운반되어 여러 차례의 공정을 순차적으로 거치게 되므로 원하는 내, 외경을 갖는 원통형 용기가 성형되는데, 상기한 바와 같은 공정은 도 2에 보다 구체적으로 나타나 있다.

이러한 종래의 디프 드로잉은 제품의 직경 대비 깊이에 따라 공정수가 증감된다.

그러나 이와 같이 여러대의 단발형 프레스 금형을 이용하여 원통형 용기를 디프 드로잉하는 장치는 다음과 같은 문제점이 발생된다.

첫째, 여러대의 프레스가 필요하게 되므로 여러대의 프레스 구입에 따른 설비비가 많이 필요하게 됨은 물론 반제품의 운반 및 프레스의 운용에 따른 고가의 인건비가 많이 소요된다.

둘째, 공정간에 반제품을 보관하기 위한 별도의 공간을 확보하여야 됨은 물론 공정간에 반제품의 운반에 따른 안전사고의 위험이 있다.

셋째, 공간간에 반제품을 이송시키면서 성형하게 되므로 작업공정의 증가로 인해 생산원가가 상승된다.

넷째, 다공정 가공에 따른 반제품의 가공경화로 인해 중간공정에서 반제품을 풀림 열처리하는 별도의 공정을 거쳐야 되는데, 특히 스테인레스, 황동 등과 같은 재질을 이용하는 경우에는 1번의 성형공정이 이루어지고 나면 표면이 경화되므로 반드시 공정간에 풀림 열처리를 필수적으로 실시하여야만 된다.

다섯째, 여러대의 프레스를 이동시키면서 원통형 용기를 성형하기 때문에 공정간에 반제품을 성형다이에 삽입하기 위해서는 반제품의 내경과 성형다이의 외경사이에 반드시 공차가 존재하여야만 반제품의 로딩이 가능해지므로 용기의 진원도를 유지할 수 없게 된다. 즉, 두께의 불균일로 압력 용기인 경우에는 용기가 변형될 우려가 있으므로 안전도가 떨어지게 된다.

이에 따라, 전술한 문제점 중 첫째 및 둘째 그리고 셋째 문제점을 개선하기 위해 블랭킹된 소재를 순차적으로 자동 이송시키면서 디프 드로잉하는 트랜스퍼 금형이 개발되어 이용되고 있지만, 이 또한 전술한 문제점 중 넷째 및 다섯째 문제점을 해소할 수 없다.

본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 단발형 프레스 금형을 이용하여 다공정 수작업을 실시하거나, 트랜스퍼금형을 이용하여 다공정으로 원통형 용기를 성형하던 방식을 탈피하고 1회의 공정으로 깊이가 깊은 원통형 용기를 성형하여 금형을 포함한 설비 투자비를 최소화함은 물론 인건비를 대폭 줄여 저렴한 가격의 원통형 용기를 생산하므로써 기업의 경쟁력 우위를 확보하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 장치를 나타낸 개략도

도 2는 종래의 장치에 의해 용기를 성형하는 과정을 나타낸 공정도

도 3은 본 고안의 장치가 구비된 프레스 금형의 개략도

도 4a 내지 도 4e는 본 고안의 요부를 나타낸 종단면도

도 5는 본 고안의 쿠션수단을 나타낸 종단면도

도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명

3 : 상형 8 : 슬라이드판

9a, 9b, 9c, 9d : 성형다이 14a, 14b, 14c, 14d : 성형펀치

16 : 성형패드 17 : 쿠션수단

19 : 실린더 블록 20a, 20b, 20c, 20d : 쿠션핀

21a, 21b, 21c, 21d : 피스턴 25a, 25b, 25c, 25d : 솔레노이드밸브

26 : 감지수단 28a, 28b : 상, 하한 감지센서

29a, 29b, 29c : 감지센서

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 형태에 따르면, 상판의 슬라이드판에 성형다이가 장착되고 하형에는 성형패드 및 펀치가 구비된 프레스 금형에 있어서, 상형에 승강가능하게 설치된 슬라이드판에 장착되며 상측으로 갈수록 점진적으로 작은 내경을 갖는 복수개의 성형다이와, 상기 하형의 중심부에 고정 설치된 중심 성형펀치와, 상기 하형에 승강가능하게 설치되고 중심 성형펀치의 외측으로 갈수록 상형에 설치된 성형다이와 대응되게 외경이 크게 형성된 복수개의 성형펀치와, 상기 슬라이드판의 하강에 따라 최외측에 설치된 성형패드로부터 내측에 위치된 성형펀치가 순차적으로 하강하도록 성형패드 및 각각의 성형펀치를 받치도록 프레임에 설치된 쿠션수단과, 상기 슬라이드판의 스트로크 범위내에 설치되어 슬라이드판의 승, 하강을 감지함에 따라 쿠션수단을 구동시키는 감지수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 깊은 원통형 용기의 성형장치가 제공된다.

이하, 본 고안을 일 실시예로 도시한 도 3 내지 도 5를 참고하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안의 장치가 구비된 프레스 금형의 개략도이고 도 4a 내지 도 4e는 본 고안의 요부를 나타낸 종단면도이며 도 5는 본 고안의 쿠션수단을 나타낸 종단면도로서, 본 고안은 상판(6)에 수직되게 고정된 한 쌍의 가이드봉(7)에 슬라이드판(8)이 승강가능하게 설치되어 있고 상기 슬라이드판에는 상측으로 갈수록 점진적으로 작은 내경을 갖는 복수개의 성형다이(9a)(9b)(9c)(9d)가 장착되어 있는데, 상기 성형다이의 사이에는 성형다이에 형성된 내경보다 큰 내경을 갖는 스페이서(10)가 설치되어 있다.

그리고 상기 성형다이 중 최종 성형다이(9d)의 내부에는 성형이 완료된 원통형 용기를 외부로 취출하기 위한 취출패드(11)가 스프링(12)으로 탄력 설치되어 있다.

그리고 하형(13)의 중심부에 원통형 용기를 최종 드로잉하는 중심 성형펀치(14d)가 고정 설치되어 있고 상기 중심 성형펀치의 외측으로는 상형(3)에 설치된 성형다이(9a)(9b)(9c)(9d)와 대응되는 외경을 갖는 복수개의 성형펀치(14a)(14b)(14c)가 승강가능하게 설치되어 있으며 최외측에 위치된 성형펀치의 외주면으로는 상형(3)의 하강시 최하단에 위치된 성형다이(9a)와 함께 소재(15)를 블랭킹하는 성형패드(16)가 승강가능하게 설치되어 있다.

한편, 성형패드 및 각각의 성형펀치의 하방으로는 상기 슬라이드판(8)의 하강에 따라 최외측에 설치된 성형패드(16)로부터 내측에 위치된 성형펀치(14a)(14b)(14c)가 순차적으로 하강하도록 성형패드(16) 및 각각의 성형펀치(14a)(14b)(14c)를 받치는 쿠션수단(17)이 프레임(18)에 설치되어 있다.

상기 쿠션수단이 본 고안의 일 실시예에서는 프레임(18)에 고정 설치된 실린더 블럭(19)과, 상기 실린더 블럭내에 승강가능하게 설치되고 상부에는 성형패드(16) 또는 각각의 성형펀치(14a)(14b)(14c) 저면에 접속되는 쿠션핀(20a)(20b)(20c)(20d)이 고정된 복수개의 피스턴(21a)(21b)(21c)(21d)과, 상기 각 피스턴의 저부와 통하여지게 실린더 블럭에 형성된 유압라인(22a)(22b)(22c)(22d)으로 발생된 유압을 공급하는 유압탱크(23)와, 상기 유압탱크와 실린더 블럭의 각 유압라인사이에 독립적으로 연결된 복수개의 오일 공급관(24a)(24b)(24c)(24d)과, 상기 각 오일 공급관상에 설치되어 감지수단의 감지에 따라 실린더 블럭내에 작용되던 유압을 해제시키는 솔레노이드밸브(25a)(25b)(25c)(25d)로 구성되어 있다.

그러나 상기 성형패드(16) 및 성형펀치(14a)(14b)(14c)를 받치고 있는 쿠션수단(17)을 스프링과 같은 탄성수단을 이용하여 상형(3)의 하강에 따라 성형펀치가 순차적으로 하강하도록 구성할 수도 있음은 이해 가능한 것이다.

또한, 상기 상형(3)이 장착되는 슬라이드판(8)의 스트로크 범위내에는 슬라이드판(8)의 승, 하강시 이를 감지하여 쿠션수단(17)을 구동시키는 감지수단(26)이 설치되어 있다.

상기 감지수단(26)을 본 고안의 일 실시예에서는 슬라이드판(8)의 승강범위내에 설치된 수직봉(27)과, 상기 슬라이드판의 상사점과 하사점에 위치하는 수직봉상에 설치된 상, 하한 감지센서(28a)(28b)와, 상기 상, 하한 감지센서사이에 위치하는 수직봉상에 설치되어 슬라이드판이 하강함에 따라 쿠션수단(17)이 동작되도록 이를 감지하는 복수개의 감지센서(29a)(29b)(29c)로 구성되어 있다.

이 때, 상기 상, 하한 감지센서(28a)(28b)와 감지센서(29a)(29b)(29c)를 리미트스위치로 적용하였으나, 이를 포토센서나 기타 다양한 형태의 센서로 적용가능하다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 고안의 작동상태를 설명하기 전에 복수개의 성형다이 및 성형펀치를 가공순서에 따라 편의상 1, 2, 3, 4차 성형다이(9a)(9b)(9c)(9d) 및 성형펀치(14a)(14b)(14c)(14d)라고 명명하기로 한다.

프레스를 작동시키기 위해 전원을 인가하면 유압모터(도시는 생략함)가 구동하여 유압탱크(23)내의 오일을 펌핑하게 되므로 유압탱크내의 오일이 각각의 오일공급관(24a)(24b)(24c)(24d)과 유압라인(22a)(22b)(22c)(22d)을 통해 실린더 블럭(19)측으로 공급되어 상기 실린더 블럭내에 설치된 피스턴(21a)(21b)(21c)(21d)을 동시에 상승시키게 되므로 상기 피스턴에 고정된 쿠션핀(20a)(20b)(20c)(20d)이 도 4a와 같이 성형패드(16) 및 1, 2, 3차 성형펀치(14a)(14b)(14c)의 저면을 받치고 있게 된다.

이 때, 상기 오일 공급관(24a)(24b)(24c)(24d)상에 설치된 솔레노이드밸브(25a)(25b)(25c)(25d)는 온(0n)된 상태를 유지하고 있으므로 실린더 블럭(19)의 내부에는 항상 일정한 압력이 작용되고 있다.

이러한 상태에서 소재를 성형패드(16)의 상면에 로딩한 상태에서 콘트롤부(30)의 하강스위치(31)를 누르면 메인실린더(32)의 구동으로 슬라이드판(8)이 가이드봉(7)을 따라 하강하게 되므로 상기 슬라이드판(8)에 장착된 상형(3)이 하강하게 된다.

이와 같이 상형(3)이 하강하여 최하단에 위치된 1차 성형다이(9a)가 성형패드(16)와 접속되어 소재(15)를 클램핑하는 순간 슬라이드판(8)이 수직봉(27)상에 설치된 1번째 감지센서(29a)인 리미트스위치를 동작시키게 되므로 오일 공급관(24a)상에 설치된 솔레노이드밸브(25a)가 오프되고, 이에 따라 실린더 블럭(19)의 최외측에 위치하고 있던 피스턴(21a)에 작용되던 압력이 해제되어 성형패드(16)의 저면을 받치고 있던 쿠션핀(20a)이 하강하게 되므로 소재(15)가 블랭킹됨과 동시에 도 4b에 나타낸 바와 같이 1차 성형다이(9a) 및 1차 성형펀치(14a)에 의해 1차 드로잉된다.

상기한 바와 같은 동작에 의해 소재가 1차 드로잉된 상태에서 계속해서 상형(3)이 하강하면 전술한 바와 같이 슬라이드판(8)이 하강하면서 수직봉(27)에 위치된 2번째 감지센서(29b)인 리미트스위치를 동작시키게 되므로 오일 공급관(24b)상에 설치된 솔레노이드밸브(25b)가 오프되고, 이에 따라 실린더 블럭(19)의 피스턴(21b)에 작용되던 압력이 해제되어 1차 성형펀치(14a)의 저면을 받치고 있던 쿠션핀(20b)이 하강하게 되므로 반제품상태의 원통형 용기가 도 4c에 나타낸 바와 같이 2차 성형다이(9b) 및 2차 성형펀치(14b)에 의해 2차 드로잉된다.

계속되는 메인실린더(32)의 구동으로 상형(3)이 도 4c와 같은 상태에서 더욱 하강하면 슬라이드판(8)이 계속해서 하강하면서 수직봉(27)의 3번째 위치한 감지센서(29c)를 동작시키게 되므로 오일 공급관(24c)상에 설치된 솔레노이드밸브(25c)가 오프되고, 이에 따라 실린더 블럭(19)의 피스턴(21c)에 작용되던 압력이 해제되어 2차 성형펀치(14b)의 저면을 받치고 있던 쿠션핀(20c)이 하강하게 되므로 반제품상태의 원통형 용기가 도 4d에 나타낸 바와 같이 3차 성형다이(9c) 및 3차 성형펀치(14c)에 의해 3차 드로잉된다.

이와 같이 상형(3)의 하강으로 1, 2, 3차 성형다이(9a)(9b)(9c) 및 성형펀치(14a)(14b)(14c)에 의해 원통형 용기가 반가공된 상태에서 상형이 더욱 하강하면 4차 성형다이(9d) 및 4차 성형펀치(14d)에 의해 도 4e와 같이 원통형 용기가 최종적으로 성형되는데, 이 때 스프링(12)으로 탄력 설치된 취출패드(11)는 스프링을 압축시키면서 원통형 용기에 의해 상측으로 밀리게 된다.

상기한 동작으로 상형(3)이 하사점에 도달하여 수직봉(27)의 하사점에 위치된 하한 리미트스위치(28b)를 동작시키면 하사점까지 하강하였던 상형이 상승하게되는데, 이와 동시에 오프되어 있던 솔레노이드밸브(25a)(25b)(25c)(25d)가 동시에 온되어 성형패드(16) 및 1, 2, 3차 성형펀치(14a)(14b)(14c)를 동시에 상승시키게되므로 최종 성형펀치인 제 4차 성형펀치(14d)에 끼워져 있던 원통형 용기가 성형펀치로부터 취출된다.

이와 같이 4차 성형펀치(14d)로부터 취출된 성형품은 상형(3)이 상사점에 위치되는 시점에서 취출패드(11)가 스프링(12)의 복원력으로 하강하게 되므로 상형(3)으로부터 취출되는데, 상기 상형의 상사점까지 상승은 수직봉(27)에 설치된 상한 감지센서(28a)를 슬라이드판(8)이 동작시키므로써 가능해지게 된다.

즉, 본 고안은 상형(3)이 1회 하강하는 동안 복수개의 성형다이(9a)(9b)(9c)(9d) 및 성형펀치(14a)(14b)(14c)(14d)에 의해 블랭킹된 소재(15)가 순차적으로 디프 드로잉되므로 깊은 원통형 용기를 단일공정으로 성형할 수 있게 되는 것이다.

본 고안의 일 실시예에서는 4개의 성형다이 및 성형펀치를 이용하여 깊이가 깊은 원통형 용기를 성형하는 과정을 설명하였으나, 원통형 용기의 깊이 및 직경에 따라 상기 성형다이 및 성형펀치의 설치 개수를 줄이거나, 늘려 적용할 수 있게 됨은 이해 가능한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은 종래의 프레스 금형에 비하여 다음과 같은 장점을 갖는다.

첫째, 공정단축으로 금형 및 설비비의 투자를 최소화하고 3D업종을 기피하는 현실에 있어서 인력난을 해소하게 되며, 고가의 인건비를 절감함에 따른 생산원가를 대폭적으로 줄이게 되므로 기업의 경쟁력 우위를 확보할 수 있게 된다.

둘째, 다공정 작업에 의한 공정간 반제품의 대기장소가 필요없게 되므로 공장의 면적이 좁아도 원통형 용기를 생산할 수 있게 된다.

셋째, 소재의 로딩으로부터 1회 공정으로 완제품이 생산되므로 수작업에 의해 여러 차례 운반하면서 성형하던 종래에 비하여 안전사고의 발생률을 현저히 감소시키게 된다.

넷째, 다공정 수작업으로 발생되는 제품의 가공 경화현상을 방지하게 되므로 별도의 열처리 공정을 단축시키게 된다.

다섯째, 1개의 프레스 금형에서 1회의 공정으로 원통형 용기를 성형하게 되므로 성형된 완제품의 동심도를 항상 일정하게 유지시킬 수 있게 되고, 이에 따라 완제품의 품질이 대폭 향상된다.

Claims (4)

1. 상판의 슬라이드판에 성형다이가 장착되고 하형에는 성형패드 및 펀치가 구비된 프레스 금형에 있어서, 상형에 승강가능하게 설치된 슬라이드판에 장착되며 상측으로 갈수록 점진적으로 작은 내경을 갖는 복수개의 성형다이와, 상기 하형의 중심부에 고정 설치된 중심 성형펀치와, 상기 하형에 승강가능하게 설치되고 중심성형펀치의 외측으로 갈수록 상형에 설치된 성형다이와 대응되게 외경이 크게 형성된 복수개의 성형펀치와, 상기 슬라이드판의 하강에 따라 최외측에 설치된 성형패드로부터 내측에 위치된 성형펀치가 순차적으로 하강하도록 성형패드 및 각각의 성형펀치를 받치도록 프레임에 설치된 쿠션수단과, 상기 슬라이드판의 스트로크 범위내에 설치되어 슬라이드판의 승, 하강을 감지함에 따라 쿠션수단을 구동시키는 감지수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 깊은 원통형 용기의 성형장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 쿠션수단은 프레임에 고정 설치된 실린더 블럭과, 상기 실린더 블럭내에 승강가능하게 설치되고 상부에는 성형패드 또는 각각의 성형펀치 저면에 접속되는 쿠션핀이 고정된 복수개의 피스턴과, 상기 각 피스턴의 저부와 통하여지게 실린더 블럭에 형성된 유압라인으로 발생된 유압을 공급하는 유압탱크와, 상기 유압탱크와 실린더 블럭의 각 유압라인사이에 독립적으로 연결된 복수개의 오일 공급관과, 상기 각 오일 공급관상에 설치되어 감지수단의 감지에 따라 실린더 블럭내에 작용되던 유압을 해제시키는 솔레노이드밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 깊은 원통형 용기의 성형장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 감지수단은 슬라이드판의 승강범위내에 설치된 수직봉과, 상기 슬라이드판의 상사점과 하사점에 위치하는 수직봉상에 설치된 상, 하한 감지센서와, 상기 상, 하한 감지센서사이에 위치하는 수직봉상에 설치되어 슬라이드판이 하강함에 따라 쿠션수단이 동작되도록 이를 감지하는 복수개의 감지센서로 구성된 것을 특징으로 하는 깊은 원통형 용기의 성형장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 상, 하한 감지센서와 감지센서가 슬라이드판의 승, 하강을 감지하는 리미트스위치인 것을 특징으로 하는 깊은 원통형 용기의 성형장치.